QSn4-4-4 是錫青銅家族中 “極重載減摩 + 抗咬合” 的高鉛牌號(hào),成分嚴(yán)格控制為銅 88%-89%、錫 3.8%-4.2%、鋅 3.8%-4.2%、鉛 3.8%-4.2%,雜質(zhì)總含量≤0.5%,其中硫≤0.01%(避免與鉛形成 PbS 脆化相)、磷≤0.03%(防止晶間腐蝕)。4% 錫 + 4% 鋅構(gòu)建高強(qiáng)度基體,4% 高鉛賦予極致減摩性,形成 “強(qiáng)基體 + 高減摩” 的極重載適配體系,室溫抗拉強(qiáng)度 580-620MPa,布氏硬度 160-180HB,延伸率 16%-19%,摩擦系數(shù)(邊界潤(rùn)滑)≤0.12,抗咬合性能優(yōu)異,成為重型機(jī)械襯套、冶金設(shè)備滑塊、極重載軸承等極重載部件的核心材料。
高鉛的極重載減摩 + 抗咬合機(jī)制是其性能核心。鉛含量提升至 4%,以獨(dú)立軟質(zhì)點(diǎn)形式大量彌散分布于基體(體積分?jǐn)?shù) 9%-12%),在極重載工況(壓力 12MPa、滑動(dòng)速度 0.4m/s)下,鉛質(zhì)點(diǎn)會(huì)快速在摩擦面形成厚達(dá) 2-3μm 的連續(xù)潤(rùn)滑膜,不僅將摩擦系數(shù)降至 0.12,還能避免金屬間直接接觸,防止咬合失效 —— 某冶金廠的 QSn4-4-4 滑塊(尺寸 200×100×50mm),在 12MPa 壓力下滑動(dòng)時(shí),即使短時(shí)潤(rùn)滑失效,也未發(fā)生咬合,而無(wú)鉛青銅在此工況下 30 分鐘即出現(xiàn)咬合。同時(shí),錫與鋅協(xié)同強(qiáng)化基體:錫形成 δ 相(體積分?jǐn)?shù) 10%-12%,硬度 HV310)提升耐磨性,鋅優(yōu)化耐蝕性,使基體能承受極重載應(yīng)力而不破裂,室溫屈服強(qiáng)度 320-350MPa,遠(yuǎn)超高鉛易切削黃銅(屈服強(qiáng)度 200MPa)。
耐蝕性適配極重載輕度腐蝕環(huán)境,錫、鋅形成的 Cu?O-SnO?-ZnO 復(fù)合氧化膜(厚度 7-8μm,孔隙率≤0.4%),在工業(yè)潤(rùn)滑脂環(huán)境中無(wú)明顯腐蝕;在淡水環(huán)境中年腐蝕速率 0.022mm,比碳鋼(0.1mm)降低 78%。某重型軋機(jī)的 QSn4-4-4 襯套(內(nèi)徑 150mm、壁厚 20mm),在潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑下使用 5 年,襯套內(nèi)壁無(wú)銹蝕,磨損量?jī)H 0.015mm,軋機(jī)軋制精度保持穩(wěn)定。
加工工藝需適配高鉛特性,熱加工溫度控制在 800-850℃(此時(shí)鉛均勻分布,合金塑性達(dá)峰值,伸長(zhǎng)率≥22%),但因高鉛含量,單道次鍛造變形量需降至 25%,采用多火次鍛造(2-3 火次)確保鍛件致密度。某重型設(shè)備廠生產(chǎn)的 QSn4-4-4 軸承毛坯(重量 50kg),經(jīng) 3 火次鍛造后,致密度達(dá) 99.7%,無(wú)內(nèi)部疏松或鉛偏析。冷加工道次變形量 12%-15%,鉛的軟化作用使加工硬化不明顯,無(wú)需頻繁退火,冷拉后尺寸精度達(dá) IT7 級(jí),圓度誤差≤0.012mm。切削加工性能極佳,高鉛含量使切削抗力降低 50%,刀具壽命比 QSn4-4-2.5 提升 30%,某齒輪廠加工的 QSn4-4-4 大型齒輪(模數(shù) 5mm、齒數(shù) 40),加工效率比無(wú)鉛青銅提升 25%,表面粗糙度 Ra0.8μm。
應(yīng)用場(chǎng)景集中在極重載領(lǐng)域,除重型機(jī)械襯套、冶金設(shè)備滑塊外,還用于礦山卷?yè)P(yáng)機(jī)軸承、大型壓力機(jī)導(dǎo)軌。在某鋼鐵廠的重型軋機(jī)項(xiàng)目中,QSn4-4-4 制作的支撐襯套使軋機(jī)維護(hù)周期從 6 個(gè)月延長(zhǎng)至 18 個(gè)月,減少停機(jī)次數(shù),每年為鋼廠增加產(chǎn)能超 10 萬(wàn)噸,充分彰顯 “極重載減摩 + 抗咬合” 的核心價(jià)值。
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